城市污水源热泵的开发和应用.pdf

．，．，城市污水源热泵的开发和应用黄国琦北京华清集团公司，北京摘要：介绍了国内外城市污水源热泵发展情况，阐述了城市污水源热泵的技术开发重点，分析了城市污水源热泵与各种常规供暖、制冷方式的经济指标、环境影响。最后结合北京市的城市污水数据，进行了市场应用前景分析。关键词：热泵；城市污水；技术；能源利用；发展中图分类号：．文献标识码：．，．，，：．．．，幻，—，．：；；；；国内外技术发展现状热交换，城市污水源热泵可分为间接利用系统和直接利用系统，如图所示。世纪年代以来，美国、日本等国家相继建立了一批大型城市污水源热泵系统。从开始时单机容量仅几兆瓦已发展至今单机容量达，单个项目总装机容量达。以瑞典为例，到年已有约座热泵站投入运行，总供热能力达到，已成为世界上应用大型污水源热泵的代表国家之一。贮水池蓄热池大型城市污水源热泵系统在国外已有十几年污水间接利用空调系统的运行历程，已形成一套较完备的技术和经验。我国目前尚未实施较大项目的城市污水源热泵；但在北京高碑店污水处理厂、北小河污水处理厂、卢沟桥污水处理厂内利用污水二级出水实施了几个小型实验性项目，均取得了较好的效果。技术开发重点污水直接利用空调系统根据污水与热泵的热交换部分是否直接进行图城市污水源热泵系统示意收稿日期：——年第卷第期流体机械间接利用污水系统由于增加了中间换热器，阀门，必要时打开反冲洗阀门用清水进行反冲洗因而能源利用效率不是最佳。直接利用污水系统以清除残留在过滤器内的污水杂物。具有更高的能源利用效率，可以充分提取污水中．高效防腐污水源热泵换热器的热能，其为城市污水热能利用的发展方向。研制高效防腐换热器是污水源热泵开发的另城市污水源热泵研制需解决的问题：污水一重点。其换热管的选择要兼顾防腐和一次性投进入热泵机组换热器前的过滤处理；高效防腐资费用等问题。目前大型离心式热泵机组均采用污水源热泵换热器；污水直接利用的污水源热壳管式换热器，管材选择有镍铜管、钛合金管泵机组的优化设计。等。图所示为带海绵球清洗装置的管式换热．常用过滤器器为防止污水中的有害杂质堵塞热泵的热交换器，需研制进入热泵机组换热器前的过滤器。目前常用的过滤器有两种：开放型和密闭型。开放型过滤器结构如图所示。当污水海分流进过滤器时，其表面的筛网就将杂质截流，故筛网孔径等相关结构参数的设计选择是关键。此种收集器图带海绵球清洗装置的管式换热器污水过滤器适用于污水量较大的场合。运行成本分析比较污现以某工程实例来分析城市污水热泵的技术经济效益情况。某广场可能获得的能源形式包质括：溴化锂直燃机供暖方式；电热辐射供暖；电热锅炉方式；污水源热泵系统方式；图开放型过滤器结构示意空气源热泵系统方式；燃气壁挂采暖炉。北京某项目总建筑面积。污水源热泵机组制热时值取。此外，根据国家有关政策标准，供暖季为从月到次年的月共计天。使用城市污水源热泵时该项目单位面积供暖运行成本为：单位面积热指标负荷系数天数图密闭型过滤器结构示意÷效率单位能源价格一．密闭型过滤器结构如图所示。当污水÷．．元／。利用供热方流进过滤器时，杂质被截流在转筒表面而被去除式运行费用对比如表所示。其污染物排放量对或被切刀切断后通过杂质出口排除，并有反冲洗比如表所示。表几种供热方式运行费用对比电力驱动方式燃气采暖项目热泵电热锅炉电热辐射燃气壁挂采暖炉直燃机空气。空气污水源热泵热指标／热效率／．．．．．电或燃气价格．．．．．．元／·元／·元／·元／·元／·元／·单位面积运行成本元／．．．．运行费万元注：运行费中未考虑设备折旧、维修、工资等。．，．，计安装良好的水源热泵，平均可以节约％～采暖城市污水源蓄热式壁挂式％的供热制冷空调的运行费用。方式热网热泵电锅炉电热膜燃气炉直燃机运行稳定可靠污水的温度一年四季相烟尘．无无无．．对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动，是很无无无好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特．无无无．．性，使得热泵机组运行更稳定可靠，也保证了系统的高效性和经济性；不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。一机多用，应用范围广污水源热泵系统可供暖、空调，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。自动运行污水源热泵机组由于工况稳定，故机组运行可靠，没有空气源热泵机组需要除霜的麻烦，维护费用低；自动化控制程度高，使用寿命长可达到年以上。以北京市为例，每天约产生万吨的污水。按照北京市的规划，到年要铺设多公里的污水干线，建座污水处理厂。目前日处理污水量为万，到年，城市污水的处理率将达到％以上，日处理污水量达万。全市按％以上的污水资源在能量上得以利用，供暖面积将达到万约需万吨标准煤，供冷面积将达到万，生活热水供应量将达到．万／，则污水供热冷系统将在北京的新能源市场占据重要的位置。年前各污水处理厂建设计划与潜能计算结果如表所示。表年前北京各污水处理厂建设计划与潜